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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLÓGIA DO CEARÁ – IFCE DISCIPLINA: SISTEMA DE POTÊNCIA-SUBESTAÇÃO PROF. GÊNOVA
UNIDADE DIDÁTICA II – SUBESTAÇÃO
SUBESTAÇÃO
Foto que corresponde a um vão de saída de linha de 72,5KV, código 02M2 CPE/CCA, na Subestação do Cauípe-CHESF, com a indicação do faseamento na parte superior do armário do disjuntor 12M2: Fase A (Azul), ( Azul), Fase B (Branco) e fase C (Carmim=vermelho). (Carmim=vermelho).
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SUMÁRIO ITEM 1. 2. 2.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.1.5. 2.1.6. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.3. 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.4. 2.4.1. 2.4.2. 2.4.3. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4. 4.1. 4.2. 5. 6. 6.1. 6.2. 6.3 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. 6.9 7. 7.1. 7.2.
ASSUNTO ASSUNTO PÁGINA Definição 3 Classificação 3 Quanto a função 3 Subestação elevadora 3 Subestação abaixadora 4 Subestação de distribuição 5 Subestação seccionadora seccionadora 5 Subestação conversora conversora 6 Subestação de utilização 6 Quanto ao nível de tensão 6 Subestação de média tensão 6 Subestação de alta tensão 6 Subestação de extra alta tensão 6 Subestação de ultra alta tensão 6 Quanto ao tipo de instalação 6 Subestação em pátio aberto 6 Subestação abrigada 7 Subestação blindada 7 Quanto a forma de operação 8 Subetação assistida 8 Subestação tele-assistida 8 Subestação automatizada 8 Medição de energia em SE de utilização (industrial ou predial) 8 Estrutura para conjunto de medição com caixa para display no poste, 9 entrada aérea; Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, 9 entrada aérea; Estrutura para conjunto de medição com caixa para display no poste, em 10 entrada subterrânea; Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, em 10 entrada subterrânea Proteção primária de SE industrial-predial 11 Para projetos elétricos de SEs com capacidade instalada total até 300 KVA 11 Para projetos elétricos elétric os de SEs com capacidade instalada instalad a maior do que 13 300KVA Atestado de viabilidade Técnica (AVT) 13 Principais arranjos físicos de SEs de utilização: 14 Subestação aérea em estrutura TR 14 Entrada aérea para SE aérea em poste com ramal 14 Subestação de instalação exterior em invólucros metálicos próprio para uso 15 ao tempo: SE Abrigada com entrada aérea 15 SE Abrigada com entrada subterrânea 16 Cubículo de medição e proteção, SE abrigada com entrada aérea: 17 Cubículo de medição, proteção e transformação, transformação, SE abrigada com entrada 18 aérea: 01 transformador transformador Cubículo de medição, proteção e transformação, transformação, SE abrigada com entrada 19 aérea:02 transformadores transformadores Cubículos de medição, proteção e transformação. transformação. SE abrigada com entrada ent rada 20 mista: 02 Transformadores Transformadores Diagrama Unifilar de subestação predial e industrial 21 Diagrama unifilar de subestações - Conceito 21 Exemplo de Diagrama unifilar de uma subestação predial ou industrial 22
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SUBESTAÇÃO 1. DEFINIÇÃO Subestação é o segmento de um sistema elétrico de potência, responsável pela interconexão entre linha(s) de transmissão, redes de distribuição, transformador e os pontos de utilização, localizada em uma área territorial pré-determinada e composta por um conjunto de instalações e equipamentos com funções específicas, que são concebidos de forma a proporcionar a utilização da energia elétrica com a máxima confiabilidade e segurança. 1.2. Definição de acordo com Diretrizes e Critérios Técnicos da COELCE: Subestação: Conjunto de instalações elétricas em média ou alta tensão que agrupa os equipamentos, condutores, e acessórios, destinados à proteção, medição, manobra e transformação de grandezas elétricas. 2. Classificação 2.1. Quanto à função; 2.2. Quanto ao nível de tensão; 2.3. Quanto ao tipo de instalação; 2.4. Quanto à forma de operação 2.1. Quanto a função 2.1.1. Subestação elevadora: São subestações localizadas próximo as usinas geradoras e são destinadas a elevação da tensão de geração para a tensão de transmissão. Ex1. SE PAF, CHESF, de 13,8kV p/ 230kV Ex2. SE LGZ, CHESF, de 16 Kv p/ 500kV. Ex3. SE Xingó, CHESF, de 18kV p/ 500kV Ex4. SE EBR, de 13,8KV p/ 69kV
SE elevadora da UHE PA-IV de 18KV para 500KV
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SE elevadora da Eólica Beberibe de 13,8 KV para 69KV 2.1.2. Subestação abaixadora: São subestações localizadas geralmente nas periferias dos centros de carga e são destinadas a rebaixar a tensão de transmissão para a tensão de distribuição. Ex1. SE FTZ-I CHESF de 230kV p/ 69kV. Ex2. SE FTZ-II CHESF de 500kV p/ 230kV. Ex3. SE SBD CHESF de 230kV p/ 69kV.
SE abaixadora de Beberibe da COELCE, rebaixando de 69KV para 13,8KV.
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2.1.3. Subestação de distribuição: São subestações localizadas nos centros de carga e são destinadas ao rebaixamento da tensão da supridora para a tensão de distribuição primária, para suprimento dos alimentadores e transformadores de rua e Unid. Consumidoras com alimentação primária. Ex1. SE TAP COELCE, de 69kV para 13,8kV Ex2. SE SBU COELCE, de 69kV para 13,8Kv.
SE de distribuição do Jabuti-COELCE que atende a 5 alimentadores de distribuição
As subestações distribuidoras são constituídas normalmente por partes denominadas de vãos ou bays , cuja função é modularizar a instalação, permitindo facilitar o projeto e o orçamento de obras, flexibilizar a construção e futuras ampliações/reformas. Uma subestação distribuidora é composta pelos seguintes vãos: - Vão de entrada de linha (EL) ou saída de linha (SL), Vãos dos barramentos de AT principal e transferência, Vão do disjuntor de transferência na AT (12D1), Vão de transformação, Vão do disjuntor geral de MT, Vãos dos barramentos de MT, principal e transferência, Vão de banco de capacitor, Vão de transformador de serviço auxiliar, Vão de saída de alimentador; 2.1.4. Subestação seccionadora: São subestações localizadas estrategicamente em pontos do sistema elétrico de potência, e são destinadas ao chaveamento e manobras de linhas de transmissão. Ex1. SE QXD – CHESF, de 500kV para 500kV Ex2. SE LGZ - CHESF, de 500KV para 500KV.
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2.1.5. Subestação conversora: São subestações associadas aos sistemas de transmissão em corrente contínua, denominadas de subestação Retificadora e subestação Inversora. Ex. SE Itaipú, Retificadora, Furnas, de 18kV p/ 600kV Ex2. SE Ibiúna, Inversora, 600kV para 138/69/13,8kV • •
2.1.6. Subestação de utilização (tipo Predial, Comercial ou Industrial): São subestações localizadas em edifícios residenciais, comerciais ou em indústrias, e são destinadas ao suprimento de energia elétrica em tensão primária de distribuição, para atender prédios de múltiplas unidades ou unidades consumidoras do grupo A. Uma subestação de utilização do tipo predial ou industrial é constituída dos seguintes segmentos: Medição em tensão primária: Conjunto de medição compacta aérea; Cubículo de proteção; Cubículo de transformação; QGBT. • • • •
2.2. SE Quanto ao nível de tensão 2.2.1. Subestação de Média-Tensão: São subestações com nível de tensão menor ou igual a 35kV. 2.2.2.Subestação de Alta-Tensão (AT): São subestações com nível de tensão menor ou igual a 230kV e maior do que 35kV; 2.2.3. Subestação de Extra-Alta-Tensão (EAT): São subestações com nível de tensão menor ou igual a 765kV e maior do que 230kV. 2.2.4. Subestação de Ultra-Alta-Tensão (UAT): São subestações com nível de tensão maior do que 765kV; 2.3. Quanto ao tipo de instalação 2.3.1. Subestação em pátio aberto: São subestações cujas instalações são montadas a céu aberto, em locais amplos e ao ar livre, cujos equipamentos ficam sujeitos às intempéries (vento, chuva, poluição, etc.);
SE em pátio aberto denominada SE PICI-COELCE, de 69KV para 13,8KV
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2.3.2. Subestação abrigada: São subestações cujas instalações são montadas abrigadas nos interiores de edificações ou protegidas por cobertas, proporcionando maior segurança contra às intempéries.
SE abrigada de Guaramiranga-COELCE, de 69kV para 13,8KV.
2.3.3. Subestação blindada: São subestações construídas em locais abrigados, onde os equipamentos são protegidos e isolados em óleo, ou em gás (ar comprimido ou SF6). Vantagens: Espaço reduzido – podendo chegar a até 10% de uma SE convencional Baixa manutenção e operação segura (inteiramente contidas em invólucros metálicos) Disponíveis em níveis de tensão de até 500kV •
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Desvantagens: • • •
Necessita de pessoal com treinamento especializado As operações de chaveamento manobra não
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podem ser visualizadas (apenas supervisionadas por indicadores luminosos)
SE blindada a gás SF6 2.4. Quanto a forma de operação 2.4.1. Subestação assistida: São subestações atendidas por operadores de SE; Normalmente essas SEs não são foram ainda automatizadas; 2.4.2. Subestação Tele assistidas: São subestações semi-automáticas, normalmente na zona do interior, cujo operador pode exercer a função dupla de operador e eletricista para atendimento na rede de distribuição e quando um equipamento opera intempestivamente o mesmo é acionado através de um alarme sonora no rádio ou telefonia móvel celular, e se desloca para atendimento na subestação. 2.4.3. Subestação Automatizada: São subestações supervisionadas e operadas a distância através de computador e de um sistema de transmissão de dados, que pode ser através de rádio transceptor, linha telefônica fixa ou celular, modem ou por fibra óptica. O operador nesse caso comparece a subestação quando há necessidade de manobras locais. Prioritariamente toda manobra de equipamento é realizada remotamente pelo Centro de Controle. 3. Medição de energia em SE de utilização (industrial ou predial) Particularizando para clientes da COELCE, de acordo com a DT 108 R06 – Decisão Técnica que complementa e alteração a NT 002 (Norma Técnica para fornecimento de energia em tensão primária de distribuição), a medição deverá ser realizada em Média Tensão através de conjunto de medição aéreo compacto de forma a possibilitar a medição por telemetria ou caso não seja possível, por medidor convencional, conforme padrões que correspondem aos desenhos a seguir apresentados: 3.1. Estrutura para conjunto de medição com caixa para display no poste, entrada aérea; 3.2. Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, entrada aérea;
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3.3. Estrutura para conjunto de medição com caixa para display no poste, em entrada subterrânea; 3.4. Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, em entrada subterrânea; 3.1. Estrutura para conjunto de medição com display, entrada aérea: Poste de 12m.
3.2. Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, entrada aérea, quando a medição por telemetria não for possível: poste de 12m.
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3.3. Estrutura para conjunto de medição com display, entrada subterrânea: poste de 12m
3.4.Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, entrada subterrânea, quando a medição por telemetria não for possível: poste de 12m
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Planta da localização da medição da SE:
4. Proteção primária de SE industrial-predial 4.1. Para projetos elétricos de SEs com capacidade instalada total até 300 KVA A proteção geral de MT pode ser realizada por meio de chaves fusíveis unipolares, desde que a proteção geral de BT do transformador seja realizada por disjuntor termomagnético; Quando a proteção de MT da UC for realizada com chave fusível, o elo fusível de proteção do ramal de ligação deve ser superior ao elo fusível de proteção de MT da UC. (Vide exemplos de coordenação entre elos fusíveis):
Transformador 75 KVA 112,5 KVA 150 KVA 225 KVA 300 KVA
Elo da UC 5H 6K 8K 10K 15K
Elo do Ramal de Ligação 8K 10K 12K 15K 25K
Veja curva tempo-corrente de elos fusíveis tipo K, MÁXIMO TEMPO TOTAL DE INTERRUPÇÃO E MÍNIMAS TEMPO DE FUSÃO.
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4.2. Para projetos elétricos de SEs com capacidade instalada maior do que 300KVA A proteção geral de MT deve ser sempre por meio de disjuntor de média tensão, com tensão nominal mínima de 15KV, e dotado de relés secundários com capacidade de ajuste das funções 50/51 e 50/51N; 5. Atestado de viabilidade Técnica (AVT) Deve ser submetido ao estudo de viabilidade técnica pela área de Planejamento do Sistema Elétrico, os empreendimentos cujos projetos se enquadram nos seguintes casos: a) Carga instalada ≥ 300 KVA para obras na capital e P INST.≥ 150 KVA para obras no interior; b) Carga instalada < 300 KVA (capital) e 150KVA (interior), quando a carga causar perturbações no sistema (forno à arco, solda, frezadores, etc); c) Cargas que injetam harmônicas de tensão e corrente no sistema (fornos de indução, cargas pesadas controle por tiristores, etc.) ou para cargas sensíveis a variação de tensão ou freqüência; d) As cargas referidas nas alíneas a e b, referem-se à carga instalada no final do empreendimento;
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e) Acessante ao SED de MT regidos pela DT 044, com capacidade instalada ≥ 75KVA, ou extensão de rede de MT > 5 Km 6. Principais arranjos físicos de SEs de utilização: 6.1. Subestação aérea em estrutura TR - Entrada aérea Medição por conjunto compacto aéreo - Admite-se a montagem de transformador em poste ou em torre até a potência de 300 KVA (Poste de 10,5m).
6.2. Entrada aérea para SE aérea em poste com ramal
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6.3. Subestação de instalação exterior em invólucros metálicos próprio para uso ao tempo: (Independente da potência do transformador as proteções primárias e secundárias devem ser feitas através de disjuntores) Entrada subterrânea Medição em conjunto compacto aéreo; • •
6.4. SE Abrigada com entrada aérea
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6.5. SE Abrigada com entrada subterrânea
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6.6. Cubículo de medição e proteção, SE abrigada com entrada aérea:
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6.7. Cubículo de medição, proteção e transformação, SE abrigada com entrada aérea: 01 transformador
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6.8. Cubículo de medição, proteção e transformação, SE abrigada com entrada aérea:02 transformadores
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6.9. Cubículos de medição, proteção e transformação. SE abrigada com entrada mista: 02 Transformadores
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7. Diagrama Unifilar de subestação predial e industrial 7.1. Diagrama unifilar de subestações Conceito: Representação gráfica das interligações elétricas e partes componentes de um sistema elétrico de uma subestação, de forma simplificada, que possibilita visualizar a interdependência funcional entre os diversos segmentos, dispositivos e materiais essenciais, representados em uma única fase, mesmo que corresponda a um sistema trifásico. O diagrama unifilar faz parte integrante do projeto elétrico de uma subestação que deve ser registrado no CREA com a necessária anotação de responsabilidade técnica (ART) por profissional competente e ter sido submetido a aprovação pela Concessionária de Energia Elétrica. Nesse desenho deve constar todos os equipamentos, dispositivos e materiais essenciais, representados de acordo com a simbologia normalizada, sendo indicado desde o ponto de ligação na rede de Média Tensão (13,8 KV), até a proteção geral de baixa tensão, contendo ainda seus principais valores elétricos nominais, faixa de ajuste, etc. Caso a instalação disponha de geração própria, deve também estar representado no diagrama unifilar o ponto de reversão, com detalhamento do sistema. A interpretação do diagrama unifilar pelo eletricista ou técnico de manutenção de subestação, tem sua significância, pois durante as manutenções corretivas ou mesmo as de rotina (preventiva), ou preditivas, que ocorrerem, às vezes se faz necessário consultar dados nominais e ajustes dos diversos equipamentos, dispositivos ou dos materiais essenciais, quer seja para providenciar a reposição de peças lesionadas por falhas, ou para aquisição de peças sobressalentes, ou mesmo para adequar os ajustes existentes ao ajustes originais previstos em projeto. (ver principais esquemas unifilares no desenho abaixo e no item 3.1.4.) 13,8 KV
-Y
380/220V
Diagrama unifilar simplificado de uma SE aérea em torre
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7.2. Exemplo de Diagrama unifilar de uma subestação predial ou industrial
